花水湾第一温泉大酒店:如何构建校园网直播系统 中小学信息技术教育

如何构建校园网直播系统

吴仁昌  杭晓峰

随着中小学校网络和电教基础设施的日趋完备，积极开展应用研究，加强网络教学资源建设，提高网络教学质量和普及率已成为目前亟待解决的问题。作为网络教学资源的重要形式，传统的教师授课实况录像质量却不令人满意，而从卫星直接接收的外语电视台节目普及使用率则相当低，究其原因主要是录制过程较为繁杂，且受到客户端、教室、摄录编码设备等硬件条件的制约。网络直播系统的出现则可使问题迎刃而解。我们知道，视频传输数据量很大，因此网上直播系统要求具备高传输速率、数据同步、数据流的分流、高稳定性等特性。那么中小学如何构建基于校园网的直播系统呢？本文将介绍学校网络直播系统的设计与构建。

一、网络直播的原理

网络直播系统的基本原理就是把摄像机或者其他设备的音视频信号通过视频采集卡采集，使用编码软件压缩、编码成适合在校园网络上传输的音视频流信号，然后利用网络实现直播。利用流媒体网上直播系统可以在网络上转播电视节目、大型的活动、重要会议等。
在采用这种网络直播传输方式的系统中，我们接收端不用等到整个文件全部下载完毕才观看，而是在使用者的电脑上创建一个缓冲区，播放前经过几秒或者几十秒的启动延时，预先下载一部分媒体用做缓冲，这样就可以在用户的计算机上利用解压设备(硬件或软件)对压缩的A/V、3D等多媒体文件解压后进行播放和观看。而多媒体文件的剩余部分将在后台服务器内继续下载，直至播放完毕或用户中止操作。其几秒或几十秒的启动延时是为了在开始播放前先采集一小部分所谓缓冲的预备数据，从而能够保证终端用户可以一边接收数据一边稳定地播放，即使在发生短暂阻塞造成网络速度下降的情况下，播放也不会发生中断。
下面我们谈谈利用Windows Media系列实现直播系统的实践，结合IP组播介绍基于以太网的流媒体直播系统的解决方案。

二、网络直播系统的设计

1.系统设计框架

一个基本的网络直播系统由三个部分组成：视频采集编码部分(Encoder)、服务器(Server)、用户终端(Player)。
其中，编码器用来将原始的音视频转换成适合的流媒体文件，包括视频采集设备和编码设备，如摄像机、视频采集卡等。服务器向客户端发送编码后的媒体流，客户端播放器则负责解码和播放接收到的媒体数据。
整个系统完整的体系结构如图1。
 
从图1可以看出，从卫星或摄像机输出的信号，经Media Encoder编码服务器组的编码，推送到直播服务器，各个直播终端通过Web服务器的界面，依据IP组播交换机技术享受直播系统带来的便利和快捷。

2.系统的安装与配置

(1)硬件条件
编码工作站：最好是双CPU，内存至少1G，千兆网卡，声卡，1394采集卡。
(2)软件配置
服务器端：开通流媒体服务。
编码工作站电脑：安装软件Windows Media Encoder9.0。
(3)编码设置
第一步：安装完软件后，打开编码器，新建一个会话，选择“广播实况事件”，选择视频源和音频源（连接好摄像机与电脑的1394卡），选择“下一步”。
第二步：广播方法选择“推传递到Windows Media服务器。”（编码器已初始化连接）
第三步：服务器名称为本单位的服务器IP地址，比如输入：218.90.160.26:8080，发布点可以自定义名称（本次输入zhibo），选择“自动删除发布点”。
第四步：编码选择项中选择“500Kbps”以上。一般来说，如果你的服务器足够好，网络带宽够的话，可以选择“764Kbps”以上，并把“282Kbps”去掉，点击下一步（如图2）。这样清晰度就高，反之，如果条件不允许的话，就得负责把编码调低一些。

第五步：对视频编码设置进行详细的优化设置，点击工具栏中的属性、压缩、编辑（如图2），在常规设置选项中设置视频格式为“PAL（256fps）、允许非方形像素输出”，视频编码器选择Windows Media Video9，然后点击764Kbps进行设置即可（图3）。
第六步：在属性窗口点击“下一步”，点击总窗口的文件，保存备用，然后点击开始编码，就可以开始把电视信号（摄像机信号）编码成流媒体了，视频窗口就可以看到我们要直播的频道了。

（4）测试
现在，我们可以进行视频直播了，测试的方法是，找一台机器，然后在浏览器地址栏上输入mms://服务器IP/发布点名称，本次输入mms://218.90.160.26:8080/zhibo，回车，然后打开Media Player，就可以观看视频直播的影像了。

三、经验总结

1.本系统使用的数据协议是MMS，所以用户端无需安装任何播放器，直播使用系统自带的Media Player即可。
2.编码服务器这部分比较重要，特别是采集卡的选择，尽量选择质量较好的采集卡（1394卡问题稍少些），否则会出现雪花、横纹、有图像没声音等问题，可以通过安装顺序，打开顺序或者重启等方式来解决。
本校所进行的校园网直播系统的创建尝试，充分利用已建成的校园网和电教等基础设施，最大限度地发挥设备的功能，既是网络学习资源开发的工具，又是网络教学实施的载体，能够同时完成录制、采集、直播等多项功能。此外，该系统很好地融合了网络教学与广播电视教学的优点，克服了二者的不足，实现直观性、实时性、交互性的完美统一。

（作者单位：江苏无锡市滨湖区教育研究发展中心 江苏无锡市峰影小学）